ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО ЗООЛОГИИ ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ

Зоология позвоночных животных: специфика её предмета, задач, структуры. Краткая история развития.

Зоология позвоночных.

Предмет: многообразие, распространение, связь со средой обитания, закономерности индивидуального и исторического развития хордовых.

Структура: многоотраслевая наука. Ихтиология, герпентология, орнитология, териология/маммалиология

История развития зоологии позвоночных

Животные всегда имели большое значение для человека. Жизнь древних людей полностью зависела от их знаний об окружающей природе, особенно о животных. Важно было знать, где и как охотиться на зверей и птиц, ловить рыбу, как спасаться от хищников, научиться содержать и разводить животных. Наука зоология имеет длинную и интересную историю. Первые книги о животных известны из Древнего Китая и Индии. Однако научная зоология берет начало в Древней Греции и связана с трудами великого ученого Аристотеля (IV в. до и. э.).Он описал около 500 видов животных, разделив их на две группы: имеющие красную кровь и без крови. К первой группе Аристотель относил всех высших животных: зверей, птиц, гадов (земноводных и пресмыкающихся) И рыб; ко второй группе — низших животных: насекомых, раков, моллюсков. червей и др. Так впервые были разделены животные на позвоночных и беспозвоночных. Аристотель описал строение и развитие, распространение и значение известных тогда животных. Труды Аристотеля были для своего времени зоологической энциклопедией, а ее автора теперь вполне заслуженно называют отцом зоологии. Основной труд Аристотеля, который определил дальнейшее развитие зоологии, — «История животных».

Средние века немного прибавили к познанию животного мира. Были забыты даже многие сведения о животных, известных в античное время. В Средние века зоологическая наука развивалась в связи с конкретными практическими задачами: содержанием и разведением животных, охотой на зверей и птиц,

Интерес к изучению животных резко возрос в эпоху Возрождения в связи с развитием торговли и мореплавания.Важное значение для изучения простейших имело изобретение микроскопа. Искусство шлифовать линзы было известно давно. Неоднократно пытались рассматривать мелкие объекты при помощи нескольких линз. Наибольшего успеха добился голландец Антони ван Левенгук (1632-1723). Его конструкция микроскопа была наиболее удачной. Он открыл и описал неизвестный тогда ученым Мир простейших животных. Приезжал к Левенгуку и Петр I с целью увидеть «тайны природы».

Число изученных организмов стало так велико, что необходимо было их классифицировать. Предлагались разные классификации растений и животных. Наибольшее значение для дальнейшего развития зоологии имели труды шведского ученого Карла Линнея, положившие начало современной классификации животного мира и современным научным названиям растений и животных.

Большое значение для изучения животного мира России имели экспедиции, организованные Академией наук, созданной и 1725 г. по указанию Петра I.

Русский академик П.С. Паллас (1741-1811) совершил экспедиции в Поволжье, на Урал, юг Сибири, исследовал Прикаспийскую низменность, Северный Кавказ, Крым. Используя сведения собственных и других академических экспедиций, Паллас создал капитальный труд «Русско-Азиатская зоография», в котором были описаны все известные к тому времени позвоночные животные России.

Новый этап в развитии зоологии, как и других биологических наук, начинается со второй половины XIX в. после издания книги Чарлза Дарвина "Происхождение видов путем естественного отбора» (1859). Ч. Дарвин убедительно доказал, что животный мир изменяется в результате естественного развития; формирование новых видов происходит в борьбе за существование и за счет выживания наиболее приспособленных.

На основе созданного Дарвином эволюционного учения зоология стала быстро развиваться. Большие успехи были достигнуты в систематике. Об этом свидетельствует описание многих новых видов животных. Если Аристотель описал только около 500 животных, то К. Линнею стало известно 4208 видов, в начале XIX в. их было описано 48 тыс., в конце XIX столетия — 400 тыс., а сейчас известно более 1 млн видов.

Основательную поддержку эволюционное учение получило в России. Большое значение для развития зоологии имели экспедиции А.Ф. Миддендорфа на север и восток Сибири, П.П. Семенова-Тян-Шанского, Н.М. Пржевальского, их учеников и последователей в Центральную Азию, исследования по сравнительной эмбриологии А.О. Ковалевского и И.И. Мечникова, по палеонтологии — В.О. Ковалевского, по физиологии — ИМ. Сеченова и И.П. Павлова.

Широко известны успехи отечественных зоологов в XX в. Были продолжены исследования в разных областях зоологии. А.Н. Северцов и И.И. Шмальгаузен создали фундаментальные труды по эволюции животных. М.А. Мензбир, П.П. Сушкин, Г.П. Дементьев продолжили исследования по фауне и зоогеографии, Н.К. Кольцов — по генетике и эмбриологии, Д.Н. Кашкаров, А.Н. Формозов — по экологии. Е.Н. Павловский разработал теорию природно-очаговых заболеваний и заложил научные основы борьбы с природно-очаговыми инфекционными болезнями человека и домашних животных (чумой, туляремией, энцефалитом и др.]. Широко известны успехи отечественной зоологии в изучении червей-паразитов школой К.И. Скрябина.

Принципиальные черты строения и функционирования организма хордовых животных.

Несмотря на исключительное разнообразие хордовых, все они обладают рядом общих черт строения и развития. Основные из них таковы:  1. У всех хордовых имеется осевой скелет, первоначально возникающий в виде спинной струны, или хорды . Хорда представляет собой упругий нечленистый тяж, эмбрионально развивающийся путем отшнуровывания его от спинной стенки зародышевой кишки: хорда имеет энтодермальное происхождение. Последующая судьба хорды различна. Пожизненно она сохраняется только у низших хордовых (за исключением асцидии и сальп). У большинства представителей хорда в той или иной мере редуцируется в связи с развитием позвоночного столба. У высших хордовых она является эмбриональным органом и у взрослых животных в той или иной мере вытесняется позвонками, в связи с этим осевой скелет из сплошного нечленистого тяжа становится сегментированным. Позвоночник , как и все другие скелетные образования (кроме хорды), имеет мезодермальное происхождение и формируется из соединительно тканного чехла, окружающего хорду и нервную трубку.  2. Над осевым скелетом располагается центральная нервная система хордовых , представленная полой трубкой. Полость нервной трубки носит название невроцеля . Трубчатое строение центральной нервной системы характерно практически для всех хордовых. Исключение составляют лишь взрослые оболочники . Почти у всех хордовых передний отдел нервной трубки разрастается и образует головной мозг . Внутренняя полость сохраняется в этом случае в виде желудочков головного мозга. Эмбрионально нервная трубка развивается из спинной части эктодермального зачатка.  3. Передний (глоточный) отдел пищеварительной трубки сообщается с наружной средой двумя рядами отверстий, получивших название висцеральных щелей. У низших форм на их стенках располагаются жабры. Жаберные щели пожизненно сохраняются только у низших водных хордовых. У остальных они появляются лишь как эмбриональные образования, функционирующие на некоторых стадиях развития или не функционирующие вовсе. 

Хордовые, так же как и иглокожие, имеют вторичный рот. Он образуется эмбрионально путем прорыва стенки гаструлы на конце, противоположном гастропору . На месте же зарастающего гастропора формируется анальное отверстие . Полость тела у хордовых вторичная ( целом ). Этот признак сближает хордовых с иглокожими и кольчатыми червями. Метамерное расположение многих органов особенно четко выражено у зародышей и низших хордовых. У высших их представителей в связи с общим усложнением строения метамерия выражена слабо.  Хордовым свойственна двусторонняя (билатеральная) симметрия тела. Как известно, этим признаком кроме хордовых обладают многие группы беспозвоночных животных.

Специфические черты типа Хордовых животных.

Хорда – спинная струна/тяж. Располагается со спинной стороны тела под нервной трубкой. Не делится на сегменты. Под ней располагается пищеварительная система и сердце. Представляет собой центральную ось тела. У низших позвоночных может исчезать, у высших заменяется позвонками. Появилось движение боковыми изгибами тела

Нервная система находится над хордой, имеет трубчатое строение. По происхождению производная эктодермы (1 зародышевый лепесток). Формируется как продольное впячивание на спинной стороне зародыша. Нейроцель – центральная полость нервной трубки.

Пищеварительная система. Начальный отдел сообщается с внешней средой наружными отверстиями, жаберными щелями. Передний отдел – глотка. Жаберные щели во взрослом состоянии сохраняются у водных представителей хордовых. Кишечник заканчивается анальным отверстием.

Сердце расположено на брюшной стороне тела. У низших хордовых это может быть расширение брюшного кровяного сосуда

Метамерное расположение органов характерно для всех.

4. Эмбриогенез хордовых животных (на примере ланцетника).

После начала дробления формируется сначала морула – 32 клетки/бластомера. Далее формируется бластула – однослойный зародыш. Внутри бластулы может находиться бластоцель. У высших хордовых бластоцель не образуется. Формируется двухслойный зародыш – гаструла. Она может иметь ряд особенностей:

Разные пути формирования гаструлы

Бластопор – первичный рот

2 зародышевых листка. Эктодерма – покровы тела, ЦНС. Энтодерма – кишечная трубка, хорда.

Нейрула – трехслойный зародыш, 3 зародышевых листка. Мезодерма формируется за счет миграции клеток эндодермы. У высокоорганизованных закладывается отдельно. У ланцетников закладывается в виде мезодермальных тяжей. Внутри также формируется вторичная полость тела. Мезодерма образует мускулатуру, соединительную ткань, оболочку хорды, нервной трубки, соединительно-тканную оболочку кишечника, осевой скелет, внутреннюю выстилку брюшины, кровеносную систему, участвует в образовании гонад.

Усложнение эмбриогенеза отражает эволюцию.

Особенности эмбриогенеза амниот

Появление новых структур. Амнион – структура, определяющая зародыш и участвующая в обмене веществ в зародыше. У откладывающих яйца и живородящих есть свои особенности.

У откладывающих яйца формируется аллантоис – зародышевый мочевой пузырь, участвующий в газоообмене, накапливающий продукты жизнедеятельности зародыша.

У живородящих плацентарных аллантоис участвует в формировании плаценты. Крепление плаценты идет по принципу застежки – выросты, врастающие в стенку матки или в стенки яйцеводов. Через плаценту идет снабжение питательными веществами, газообмен, удаление продуктов жизнедеятельности. Наличие амниона и аллантоиса позволяет отказаться от водной среды, так как есть необходимая влага и питательные вещества для эмбриона. Эмбрион окружен серозной/белковой оболочкой для защиты.

5 Таксономия и внутритипические группировки хордовых животных.

11. Оболочники: систематическое положение, специфика образа жизни и функционирования организма.

Подтип Оболочники/Личинкохордовые Tunicata/Urochordata

Оболочники, водные

Одиночные/колониальные

От нескольких мм до 30 метров

Класс Асцидии

Животные мелкого размера, средние

Прикрепленный образ жизни во взрослом состоянии

Личинки свободноплавающие

Класс Сальпы/сальпогнителки

В основном свободноплавающие, чаще колониальные

Большие размеры

Клетки содержат люминесцентные бактерии. При движении мерцают

Класс Аппендикулярии

В основном свободноплавающие, планктонные

Небольшие размеры

Напоминают личинки оболочников

Общая характеристика

Тело напоминает бочонок

Морские, живут во всем мировом океане

У свободноживущих и личинок реактивный тип движения

Питаются мелкими организмами и органикой. Фильтраторы.

Размножение половое и бесполое/почкование. Половое – формируют икру (яйцерождение). Оплодотворение наружное

Для асцидий и сальп характерно превращение. У аппендикулярий развитие прямое

Оболочники – объект медико-биологических исследований. Могут поселяться на гидротехнических сооружениях, обрастать водостоки. Поселяются на днищах кораблей. Светящиеся виды - декоративны